基于模糊理论的高速公路生态安全预警模型研究

刘欣欣 王贝贝

石家庄铁道大学经管学院，河北 石家庄 050000



基于模糊理论的高速公路生态安全预警模型研究

刘欣欣*王贝贝*

石家庄铁道大学经管学院，河北 石家庄 050000

高速公路的飞速发展使得生态安全评价和预警研究日益重要，本文基于压力-状态-响应框架模型提出了高速公路建设的生态安全评价指标体系，将模糊理论与层次分析法相结合，提出了基于模糊多层次的高速公路环境评价模型。最后以X高速公路的指标数据加以实证分析以验证模型的科学性和有效性。

生态安全预警模型；PSR模型；模糊评价法；层次分析法

一、引言

中国高速公路于80年代末起步，高速发展令世界瞩目。到2015年底，高速公路总里程达到12.3万公里，位于世界第一。高速公路的建设和营运势必会对生态环境带来生态风险，因此，高速公路建设和营运的生态风险评估和安全预警问题是个亟待解决的问题。

大多数学者都是基于单一综合指数方法构建高速公路生态安全评价模型，过于刚性。而现实系统是复杂和模糊的，与实际不符。鉴于此，本文基于模糊理论构建高速公路生态安全预警模型。

二、高速公路建设的生态安全评价模型构建

(一)高速公路建设的生态安全评价指标体系构建

基于压力-状态-响应框架模型，根据高速公路建设项目对生态环境的影响状况，结合研究区域的实际调研资料，梳理并借鉴国内外公路建设项目环境风险评价指标研究成果，提出了高速公路生态安全风险评价指标体系，压力指标、状态指标以及响应指标。压力指标的选取反映了高速公路建设活动直接对道路生态系统健康、环境质量安全产生负面作用。状态指标反映了高速公路生态系统的健康和环境质量的安全，并反映了高速公路的生态环境系统对相关人群健康生活的保障状态。响应指标是对高速公路生态系统压力做出的限制和补救措施中可量化的部分。

(二)评价权重的确定

本文采用层次分析法确定各指标的权重。在单项指标之间通过两两比较方式确定相对权重后，进行综合判断，从而确定每一层次各个指标的相对重要程度及其权重值。

权重系数的确定步骤如下所示：首先，建立层次结构模型(指标体系)。其次，建立判断矩阵。对同一级要素进行两两比较评价后，根据判断的尺度确定其相对重要程度或影响的相对大小，在此基础上建立判断矩阵，用1-9分值对因子的重要性进行赋值。然后，计算指标的权重系数。最后，进行一致性检验。

(三)评价模型的建立

压力评价因素中构建的指标为工程占地状况(耕地林地占用比例、每公里工程占地)、施工人员活动强度(施工人员废水量、施工人员产生固体废弃物、施工人员对生物生境的影响)、方案设计合理性指数(每公里取土量、每公里弃土量、施工材料选择合理性、每公里路基挖方、每公里路基填方)。

状态评价因素中构建的指标为水污染指数(PH值、高锰酸盐、石油类、氨氮)、空气污染指数(TSP、NO2)、噪声污染指数(昼/夜间噪音指数)、水土流失程度(水土流失量)、林草覆盖率、生物多样性指数。

响应评价因素中构建的指标为生态补偿率、环保资金投入比率、水土流失防治(扰动土地整治率、水土流失总治理度、林草植被恢复系数、土壤流失控制比、拦渣率)。

压力指数、状态指数以及响应指数的评价模型如下所示：

公路生态安全评价模型如下所示：

CI=PI*B1+SI*B2+RI*B3

三、实证研究

本文通过对X公路生态风险分析，基于压力-状态-响应框架模型提出了生态安全评价指标体系，运用层次分析法得出各指标数据的权重。

由计算结果可知，二级指标压力指数为0.806，状态指数为0.7949，响应指数为0.77566。利用高速公路生态安全评价模型计算可得一级指标系统的风险综合指数为0.7893。参考环境风险指数范围，可知目前X公路建设对于沿线生态环境基本无影响。

用层次分析法得到的各指标的权重，得到模糊评价向量

B=[0.109 0.059 0.321 0.062 0.35]*

模糊评价向量结果显示X公路生态环境的无警隶属度达到0.4206，预警的隶属度达到0.406，轻警的隶属度为0.175，中警和重警的隶属度都为0。无警和预警的隶属度比较高，而中警和重警可能性几乎没有，由此可以说明X公路生态安全总体处于良好的状态。

四、结束语

本文根据高速公路建设项目对生态环境的影响状况，结合X公路的实际调研资料，梳理并借鉴国内外公路建设项目环境风险评价指标研究成果，基于压力-状态-响应框架模型提出了高速公路生态安全评价指标体系，进一步构建了高速公路生态安全风险评价和预警模型，为高速公路建设期间生态安全评价和预警提示提供了一套方法和理论依据。

通过对X公路定量分析，发现X公路建设的生态安全指数为0.7893，说明目前X公路建设对于沿线生态环境基本无影响。对X公路的预警模糊评价向量为[0.4206 0.406 0.175 0 0]，说明X公路建设项目的生态安全在无警与预警情形下概率都约为0.4，而无警与预警可能性几乎为零，表明了其安全状态较高，生态环境处于良好状态。

[1]王初.公路路域生态环境安全评价与预警研究[D].华东师范大学，2007.

[2]张偲.高速铁路生态风险评价研究[D].西南交通大学，2014.

[3]刘秀菊.高速公路建设灾害预警管理体系的研究[D].武汉理工大学，2012.

[4]李欣.公路建设项目环境影响分析与评价研究[D].北京交通大学，2010.

[5]周剑.高速公路建设生态环境影响评价指标体系研究[J].企业技术开发，2006，05：36-37+60.

刘欣欣，女，汉族，石家庄铁道大学，研究生在读；王贝贝，女，汉族，石家庄铁道大学，研究生在读。

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1006-0049-(2017)15-0126-01